Устройство для управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления оборудованием летучих ножниц, снабженных механизмом выравнивания скоростей. Цель изобретения - повышение производительности летучих ножниц за счет увеличения скорости путем снижения потерь энергии в якорной цепи двигателя. Устройство содержит летучие ножницы с механизмом выравнивания скоростей, электропривод, датчики скорости двигателя и проката, задатчик длины, регулятор скорости, а также блок задания средней скорости привода. Снижение потерь энергии достигается за счет введения в привод звена компенсации ЭДС двигателя, датчика скорости ножниц и блоков задания и определения энергетической скорости привода, определяющих суммарную кинетическую энергию двухмассовой системы привода. При этом колебания скорости привода в каждом цикле порезки, вызванные действием механизма выравнивания скоростей, сопровождаются только обменом кинетической энергией между обеими массами без перекачки энергии из сетки и обратно на разгон и замедление привода. Из сети энергия потребляется только на восполнение фрикционных потерь и потерь энергии при резке проката. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (29) (22) (51)5 В 23 D 25/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f (21) 4373567/23-27 (22) 05.02.88 (46) 30.06.90. Бюл. Р 24 (71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт Тяжпромэлектропроект (72) Е. В. Бонгард, И. Д. Розов и В. H. Холодный

1 (53) 621 . 967 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

2 "- 1440627, кл. В 23 D 25/16, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТУЧИИИ НО22И2ИЦАИИ С 1ПХАН11ЗИОИ В1 1РАВ12ИВАНИЯ СКОРОСТЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления оборудованием летучих ножниц, снабженных механизмом выравнивания скоростей. Цель изобретения — повышение производительности летучих нож-. ниц за счет увеличения скорости путем снижения потерь энергии в якорной цепи двигателя ° Устройство содержит

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления оборудованием летучих ножниц, снабженных механизмом выравнивания скоростей.

Цель изобретения — повышение производительности летучих ножниц за счет увеличения скорости реза путем снижения потерь энергии в якбрной цепи двигателя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — соответственно функциональные схемы

2 летучие ножницы с механизмом выравнивания скоростей, электропривод, датчики скорости двигателя и проката, задатчик длины, регулятор скорости, а также блок задания средней скорости привода. Снижение потерь энергии достигается за .счет введения в привод звена компенсации ЗДС двигателя, датчика скорости ножниц и блоков задания и определения энергетической скорости привода, определяющих суммарную кинетическую энергию двухмассовой системы привода. При этом колебания скорости привода в каждом цикле порезки, вызванные действием механизма выравнивания скоростей, сопровождаются только обменом кинетической энергии между обеими массами без пе рекачки энергии из сетки и обратно на раз гон и замедления привода. Из сети энергия потребляется только на восполнение фрикционных потерь И потерь энергии при резке проката, 2 з.п. ф лы 3 ил. блока определения энергетической ско" рости и блока задания энергетической скорости.

Устройство содержит двигатель 1, сочлененный через механизм 2 выравнивания скоростей с барабанами летучих ножниц 3 . .С валом двигателя связан датчик 4 скорости двигателя, а с валом барабанов ножниц связан датчик 5 скорости ножниц. С прокатом 6 посредством мерительных роликов 7 связан датчик 8 скорости полосы. Канал задания скорости содержит последовательно

1574383

35 откуда (5) где Я,, Я

Х1 соединенные блок 9 задания средней. скорости и блок I O задания энергети= ческой скорости, управляемые от задатчика 11 длины. В контур регулирования тока двигателя входят регулятор 12

5 тока, усилитель 13 мощности, двигатель 1 и датчик 14 тока. В конту регулирования энергетической скорости привода входят регулятор 15 скорости, датчик 4 скорости двигателя и датчик

5 скорости ножниц, а также .блок 16 определения энергетической скорости.

Канал компенсации внутренней обратной связи по ЭДС двигателя содержит звено 5

17 компенсации ЭДС, Блок 16 определения энергетической скорости содержит квадраторы 18 и 19, сумматор 20 и нелинейный преобразователь 21, реализующий функцию извлече- 20 ния квадратного корня.

Блок 10 задания энергетической скорости содержит функциональный преобразователь 22 и устройство 23 умножения. 25

Устройство работает следующим образом.

Мгновенное значение передаточного числа двухкривошипного механизма выравнивания скоростей определяется . выражением

Q< cos (g — Р -Ы)

C х соз (f „1 поворота соответствен- 40 но вала двигателя и вала ножниц е — относительный эксцентриситет механизма выравнивания скоростей, определяемый де- 45 лением абсолютного эксцентриситета на радиус кривошипа;

P — угол между кулисой вала нОжниц и плоскОстью крнВО 50 шипов, При этом для упомянутых углов справедливы выражения связей между этими

r углами:

sin P = е sing (2) t8 оС °, (3) е + cos (Ц -P) Таким образом, мгновенное значение передаточного числа механизма выравнивания скоростей однозначно определяется значением угла поворота вала ножниц и величиной эксцентриситета, устанавливаемого в соответствии с требуемой величиной длины отрезаемых листов.

Наличие механизма выравнивания скоростей с переменным в цикле порезки передаточным числом при непрерывном вращении привода приводит к возникновению установившихся периодических колебаний скорости (период соответствует времени одного оборота) двухмассовой системы электропривода, первую массу которого определяет момент инерции на валу приводного двигателя, а вторую — момент инерции на валу барабанов:.: Ножниц. Поэтому в основу работы устройства положено рег улирование некоторой энергетической скорости привода.

Под энергетической скоростью вращающейся системы, состоящей иэ двух масс, связанных между собой редуктором с переменным передаточным отношением, понимается угловая скорость условной одномассовой системы, момент инерции которой равен сумме моментов инерции составляющих системы, а кинетическая энергия этой условной системы равна сумме кинетических энергий . обеих масс исходной системы. Математически это определение выражается формулой (Ха + Хг Qэ T< 1 + Хг (4)

2 г

2 2 2 угловые скорости соответственно вала приводного двигателя и вала барабанов летучих ножниц; моменты инерции соответственно на валу двигателя и на валу барабанов летучих ножниц; энергетическая скорость системы.

5 157438

Блок 16 определения энергетической скорости системы на основании выходных сигналов сд,и Я датчика скорости двигателя и датчика 5 ск орос ти ножниц при помощи квадраторов 18 и 19, сум- 5 матора 20 и нелинейного преобразователя

21 формируетв соответствии с выражением (5) сигнал обратной связи М> при регулировании энергетической скорости

10 системы. Для эффективного регулирования энергетической скорости требуется блокировать обмен энергией между сетью и двигателем при колебаниях в цикt ле порезки его ЭДС, вызванных соответ

15 ствующими колебаниями его скорости (двигатель постоянного тока с незавиcHMbIM возбуждением). С этой целью в предлагаемом устройстве введено звено 17 компенсации ЭДС, формирующее . 2О сигнал F.„ положительной обратной связи по ЭДС в соответствии с передаточной функцией (8)

I (!а э л х (о (9) Так как характер зависимости мгно3О венного значения передаточного числа механизма выравнивания скоростей от угла поворота вала барабанов летучих ножниц согласно (1) определяется только величиной эксцентриситета механиэ35 ма выравнивания скоростей, т,е. заданной длиной порезки, то коэффициент, вызывающий среднюю скорость привода с его энергетической скоростью для привода с известным значением величи,4О ны Я, является однозначной функцией длины порезки:

®с = с1 = )с = 2"—

L (7) 2

Ы =Ы, Я./Т« > + A

В блоке 10 задания энергетической скорости привода при помощи функционального преобразователя 22 и узла 23 умножения реализуется соотношение (1О}, Таким образом, прн обеспечении за данной длины порезки за счет поддержания соответствующей средней скорости привода осуществляется в то же время определение и регулирование соЕ к (Р) Т Р э э Д!(Р) 1 + Т Р (6) где !(— коэффициент пропорциональноЕ сти между ЭДС и угловой сйоро с тью двигателя;

Т вЂ” сумма малых некомпенсируемых постоянных времени в контуре регулирования тока.

Порезка проката на заданные мерные длины осуществляется за счет регулирования требуемого соотношения средней за цикл порезки угловой скорости привода и скорости проката в соответствии с выражением где V — скорость проката;

L — заданная длина порезки.

Выражение (7) реализуется в блоке 9 задания средней скорости.

При известной заданной средней скорости электропривода в условиях

1 регулирования его энергетической скорости следует определить связь мвкду ° ними, чтобы обеспечить переход от задания средней С.) скорости к заданию энергетической 63э скорости привода,Эта связь устанавливается следующим образом. Обозначив h = E

3 6 рости вала ножниц через энергетическую скорость:

Поскольку мгновенное значение передаточного числа i. механизма выравнивания скоростей при принятой длине порезки, т.е. при фиксированном эксцентриситете, согласно (1), (2), (3) зависит только от угла поворота вала барабанов летучих ножниц, то средняя за цикл порезки скорость этого вала определяется интегрированием за весь оборот выражения для мгновенной скорости этого вала:

Mg= 50(dy = (д — рс-х

1574383 ответствующей энергетической скороеФи

4 Р определяющей суммарную кинетическую энергию днухмассовой системы электропривода. Благодаря введению положительной обратной связи IIQ ЗДС, компенсирующей внутреннюю обратную связь, исключаются колебания тока и прекращается обмен энергией между сетью и двигателем при периодических колеба" ниях скорости двигателя, вызванных действием механизма выравнивания скоростей. При этом регулирование заданной энергетической скорости приводит к тому, что колебания скорости электропривода в каждом цикле порезки Gonposompaevca только обменом кинетической энергии между обеими массами привода без перекачки энергии из сети и обратно на разгон и торможения привода. Из сети потребляется лишь энергия, необходимая для восполнения фрикционных потерь и потерь энергии при.резе проката, а также энергия на создание (ликвидации) запаса кинети- 25 ческой энергии системы электропривода при разгоне (торможении) агрегата резки.

Фо рмула из о 6ре тения 3g

1. Устройство для управления летучими ножницами с механизмом выравнивания скоростей, содержащее приводной двигатель, на валу котоРого устанон 35 лен датчик скорости двигателя, последовательно соединенные регулятор тока и усилитель мощности, связанный через датчик тока якоря с приводным двигателем, датчик скорости проката, 40 соединенный с первым входом блока задания средней скорости привода, второй вход -которого подключен к задатчику длины, регулятор скорости, выходом связанный с первым входом регуля- 45 тора тока, второй вход которого сое; динен с выходом датчика тока, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це лью повышения произнодительности ле— тучих ножниц за счет увеличения скорости путем снижения потерь энергии в якорной цепи двигателя, в него дополнительно введены датчик скорости на валу барабана ножниц, блок определения и блок задания энергетической скорости привода и звено компенсации

ЭДС двигателя, выходом связанное с третьим входоМ регулятора тока, а входом — с датчиком скорости двигателя и первым входом блока определения энергетической скорости привода, второй вход которого соединен с датчиком скорости ножниц, а выход — с первым входом регулятора скорости, второй вход последнего связан с выходом блока задания энергетической скорости привода, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу и нторому входу блока задания средней скорости привода.

2-. Устройство по и. 1, о т л и— ч а и щ е е с я тем, что блок определения энергетической скорости привода содержит перный и второй квадраторы, сумматор и нелинейный преобразователь, выход которого является выходом блока, а вход соединен с ньгхо- . дом сумматора, первый и нторой входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго квадраторов, входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока определения энергетической скорости привода.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а и щ е е с я тем, что блок задания энергетической скорости привода содержит последонательно соединенные функциональный преобразователь и устройство умножения, выход которого является выходом, второй вход — первым входом, а вход функционального преобразователя — вторым входом блока задания энергетической скорости привода.

1 574383

1574383

om ИЯ(. Югю

Составитель Р. Родимов

Редактор М. Петрова Техред М.Дидык Корректор В. Кабаций

Заказ l745 Тираж 63l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 г

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101